ETD790系列直流調(diào)速器 在水泥回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用

一、回轉(zhuǎn)窯工作狀況簡介

回轉(zhuǎn)窯是水泥生產(chǎn)線中的核心設(shè)備，水泥的生產(chǎn)工藝就是把經(jīng)過粉磨配制好的生料，在回轉(zhuǎn)窯的勻速轉(zhuǎn)動攪拌及高溫作用下燒成為熟料的工藝過程。因此回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)性能和運轉(zhuǎn)情況，在很大程度上決定著水泥企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和成本?！爸灰蟾G轉(zhuǎn)，就有千千萬”這句民謠就是對水泥生產(chǎn)中回轉(zhuǎn)窯重要程度的生動描述。

回轉(zhuǎn)窯是一個筒體橫臥，略帶傾斜的圓筒狀巨大設(shè)備，因其工作狀態(tài)是做回轉(zhuǎn)運行，也稱之為“旋窯”?；剞D(zhuǎn)窯的回轉(zhuǎn)運動，是促進料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)攪拌，使料互相混合、接觸進行反應(yīng)，窯頭噴煤燃燒產(chǎn)生大量的熱，熱量以火焰的輻射、熱氣的對流、窯磚(窯皮)傳導(dǎo)等方式傳給物料。物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉(zhuǎn)動在窯內(nèi)向前運動，直至從窯體另一端流出，產(chǎn)成水泥。

因此，窯的運動情況將直接影響水泥產(chǎn)成品的質(zhì)量和產(chǎn)量，窯的轉(zhuǎn)速和喂料速度互相配合，并保持一定比例，是提高質(zhì)量、產(chǎn)量的首要條件?？刂坪驼{(diào)節(jié)窯的轉(zhuǎn)速是整個水泥生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

回轉(zhuǎn)窯窯體（局部）外觀

二、回轉(zhuǎn)窯驅(qū)動系統(tǒng)配置

回轉(zhuǎn)窯的驅(qū)動大多采用直流電機，由直流電機通過減速箱傳動，驅(qū)動窯體運轉(zhuǎn)。由于窯體龐大（直徑在3-5米，長度50-70米，重量達幾百至千噸），且窯的工作特性是長期不停的轉(zhuǎn)動，要求驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)具有啟動力矩大、轉(zhuǎn)速均勻、平滑無極調(diào)速的特性。

下圖是回轉(zhuǎn)窯傳動系統(tǒng)簡圖：

從圖中可以看出，在回轉(zhuǎn)窯的整個傳動系統(tǒng)中，直流調(diào)速器是整個傳動鏈中的驅(qū)動源，它控制著直流電機的運轉(zhuǎn)，并根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求時時調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，控制電機啟停。

直流調(diào)速器的性能決定著回轉(zhuǎn)窯的運行狀況，也決定著水泥生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量。

ETD790系列直流調(diào)速器作為直流驅(qū)動領(lǐng)域的一個新的品牌，其技術(shù)性能、設(shè)計理念都站在了一個新的高度。采用了32位微處理器為產(chǎn)品核心，全數(shù)字控制方式，預(yù)測電流環(huán)控制算法，速度跟蹤、力矩保持響應(yīng)快，特別是其大容量產(chǎn)品的推出（可生產(chǎn)4000A的產(chǎn)品），更加符合水泥行業(yè)回轉(zhuǎn)窯驅(qū)動的應(yīng)用要求。

三、ETD791在回轉(zhuǎn)窯驅(qū)動中的應(yīng)用

由于回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動是單向的，在ETD產(chǎn)品中791是不可逆的，選擇ETD791應(yīng)用于回轉(zhuǎn)窯的驅(qū)動中，通過對電壓、電流、速度等參數(shù)的設(shè)置及模擬量、數(shù)字量輸入/輸出的控制，達到回轉(zhuǎn)窯運行工藝的要求。

我們在淄博某水泥廠二期工程招標(biāo)中，以ETD產(chǎn)品具有的性能價格比優(yōu)勢，以完全滿足回轉(zhuǎn)窯運行要求為保障得以中標(biāo)。并在實際應(yīng)用中取得了成功，達到甚至超過其生產(chǎn)工藝中對回轉(zhuǎn)窯運行的控制要求。

該項目中回轉(zhuǎn)窯直徑4.2米，長度64米，每小時燒制水泥200多噸，日產(chǎn)5000噸。

所選配電機為：ZSN4-400-092 630KW 電樞電壓：660V 電樞電流：1006A 轉(zhuǎn)速：1500r/min 勵

磁電壓：180V 勵磁電流：24.9A 。

此種型號電機是為水泥行業(yè)專門制作，特別適用于水泥回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)特性----啟動時可具有2.5倍的過載能力，保證了較大的啟動力矩。

水泥廠在直流調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)要求中明確規(guī)定直流調(diào)速器額定輸出電壓660V，電流2400A。且廠方最初的方案為用其他品牌兩臺1200A的調(diào)速器并聯(lián)使用。

我們在得知廠方項目需求后，對其技術(shù)要求進行了分析，了解其技術(shù)方案制定的初衷，其技術(shù)要求的目的在于以下幾點：1、回轉(zhuǎn)窯的窯體較大，加料后重量達1200噸左右，窯體啟動時所需力矩較大；2、所選用直流電機為水泥行業(yè)專用電機，過載能力強，可承載2.5倍過流30秒鐘；3、對直流調(diào)速器的性能及過載能力有較高的要求；4、廠方初定用兩臺1200A并聯(lián)使用是基于無法提供單臺2400A的產(chǎn)品。

通過將ETD791直流調(diào)速器的產(chǎn)品性能、規(guī)格、控制方式等各方面與初始方案進行比較，其在回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用中具有以下優(yōu)勢：1、ETD791單機容量可到4000A，選用一臺2500A的產(chǎn)品用于此項目中，解決用兩臺1200A并聯(lián)使用帶來的控制繁瑣、隱患故障多的缺點；2、ETD791全數(shù)字化控制，先進的預(yù)測電流環(huán)控制算法，速度、電流跟蹤反饋響應(yīng)快，轉(zhuǎn)速輸出穩(wěn)定，完全滿足回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用要求。3、提供多個數(shù)字、模擬接口可方便的與中控系統(tǒng)連接，進行遠程控制。

四、回轉(zhuǎn)窯的驅(qū)動控制方案

回轉(zhuǎn)窯的運行控制，主要有啟動、停止、速度給定、電樞電壓電流輸出、勵磁電壓電流輸出。其運行中物料在窯內(nèi)翻滾，造成負載狀況時時變化，但要求轉(zhuǎn)速波動越小越好。其啟動、停止及運行又與外部其它多個條件互鎖，互鎖關(guān)系有：主電機冷卻風(fēng)機啟停、主電機溫度是否超限、軸承溫度是否超限、潤滑循環(huán)油泵啟停等，每一個互鎖點的狀況直接或間接地與窯體的啟停及運行相關(guān)聯(lián)。

在調(diào)速器的外圍增加PLC控制方式，將外部關(guān)聯(lián)項與ETD791調(diào)速器的啟停、運行、速度給定等通過PLC轉(zhuǎn)換連接，完成互鎖及關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過PLC完成與中央控制部分的連接，實現(xiàn)遠程控制的功能。

控制原理圖：

五、ETD791運行狀況測定

在整套控制系統(tǒng)制作安裝完成后，分步對回轉(zhuǎn)窯的運行進行了調(diào)試測定，首先窯內(nèi)不投料，做空窯啟停、運行測試，空窯自重約800噸，按照電機參數(shù)及調(diào)速器標(biāo)稱值對相關(guān)參數(shù)進行設(shè)定后，啟動非常順利，測定啟動時最大電流720A，窯體轉(zhuǎn)動后，電流降至320-350A，速度調(diào)節(jié)亦非常正常，反復(fù)啟、停試驗，均無異常情況出現(xiàn)。而后對調(diào)速器做了自整定設(shè)定，空窯測試成功通過。第二部進入投料試車階段，按照生產(chǎn)工藝要求，投料運行后，窯體重量將增加到1200噸，調(diào)速器必須滿足全載狀況下的啟動運行，開始試車前，將電流環(huán)參數(shù)進行了調(diào)整，將最大電流限幅調(diào)至1200A，試車過程中，有時啟動較為順利，有時卻啟動不成功，分析原因是由于窯內(nèi)物料翻滾運動，造成機械窯體轉(zhuǎn)動時受力不均勻，有時所需啟動力矩小些，而有時所需啟動力矩又大些，當(dāng)需要力矩大些時，啟動電流受1200A限幅限制不能繼續(xù)增加，導(dǎo)致啟動不成功。我們對電流限幅又進行了調(diào)整，增至1500A，啟動非常順利，這樣基本解決了啟動所需力矩問題。通過多次啟動試驗，并對啟動電流進行了測量，有時啟動電流超過1400A，為了更好的保證以后使用中不再出現(xiàn)啟動不成功的現(xiàn)象，我們將電流限幅調(diào)整到1800A。隨后又對轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性進行調(diào)試測定，由于窯內(nèi)物料隨窯體轉(zhuǎn)動而翻滾和移動，造成窯體轉(zhuǎn)動時所需力矩不穩(wěn)，電流波動最大時超過200A，轉(zhuǎn)速亦有90轉(zhuǎn)的波動。為了增加轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，對調(diào)速器35、36號參數(shù)進行調(diào)整，逐步加大參數(shù)值，最終將其SI value值分別增至2000、900，轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定在15轉(zhuǎn)波動范圍內(nèi)，比工藝要求的30轉(zhuǎn)波動范圍縮小了一倍，完全滿足了生產(chǎn)工藝要求。

六、ETD791主要參數(shù)的設(shè)定

ETD791作為回轉(zhuǎn)窯驅(qū)動的核心部分，其可靠性、穩(wěn)定性將直接影響到水泥廠家的產(chǎn)量和質(zhì)量，除了在控制部分調(diào)整好輸入/輸出參數(shù)，使其達到最佳輸出效果外，在主回路中，也要增加必要的保護，保證調(diào)速器的可靠運行。

1、ETD791主要參數(shù)的設(shè)定

ETD791調(diào)速器的輸入/輸出參數(shù)的給定和設(shè)置，主要通過對負載運轉(zhuǎn)情況的測試，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整驗證，最終確定最佳參數(shù)值，在回轉(zhuǎn)窯驅(qū)動的設(shè)置中，重點對電流環(huán)參數(shù)、速度環(huán)參數(shù)及勵磁參數(shù)進行設(shè)置。

主要參數(shù)設(shè)置值如下：

2、主回路的構(gòu)成

系統(tǒng)中主回路為660V線路，由一臺10KV/660V 1250KVA變壓器提供主回路電源。在主回路控制中，由快熔、斷路器、電抗器、直流調(diào)速器、電機組成。各部件的選型參數(shù)為：快熔 ：2000A，800V 斷路器：2000A，1000V 電抗器：2000A 15μH。

七、結(jié)束語

本文以淄博某水泥廠二期工程回轉(zhuǎn)窯控制實際案例為依據(jù)所寫，此工程于2010年2月驗收并投入運行，目前運行效果良好。

ETD791直流調(diào)速器應(yīng)用于回轉(zhuǎn)窯的驅(qū)動中，調(diào)速器達到的控制指標(biāo)能夠完全滿足水泥生產(chǎn)工藝的要求。與其它廠家同類產(chǎn)品的比較中，在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性控制方面有明顯優(yōu)勢，超過工藝標(biāo)準要求。

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